JP2005107225A - Device and method for displaying image - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プロジェクタ型表示装置やプリンタなどに適用して好適な画像表示装置及び画像表示方法であって、特に光変調素子が特定の入出射角を有する構成とされた場合に適用して好適な画像表示装置及び画像表示方法に関する。 The present invention is an image display device and an image display method suitable for application to a projector-type display device, a printer, etc., and is particularly suitable for application when the light modulation element has a specific incident / exit angle. The present invention relates to an image display device and an image display method.
プロジェクタやプリンタなどの各種画像表示装置において、画像の解像度を上げる方法として、1次元空間変調型構成の画像表示用光変調素子からの光束を光走査手段で走査しながら画像形成手段に投影し、2次元画像を形成する方法が知られている(例えば特許文献1参照。)。 In various image display apparatuses such as projectors and printers, as a method for increasing the resolution of an image, a light beam from an image display light modulation element having a one-dimensional spatial modulation type structure is projected onto an image forming unit while being scanned by an optical scanning unit, A method of forming a two-dimensional image is known (see, for example, Patent Document 1).
この1次元空間変調型の光変調素子として、米国シリコン・ライト・マシン(SLM)社が開発したGLV(Grating Light Valve)が知られている(例えば特許文献2及び3参照。)。 As this one-dimensional spatial modulation type light modulation element, GLV (Grating Light Valve) developed by US Silicon Light Machine (SLM) is known (see, for example, Patent Documents 2 and 3).
このGLVは、光の回折を利用した位相反射型の回折格子より構成される。GLVの一例としては、例えば図10に示すように、6本のストリップ状のリボン素子が例えば3本ずつの可動リボンより成る第1面30aと固定リボンより成る第2面30bとにより構成され、これら第1面及び第2面30a及び30bが交互に配置されて構成される。
The GLV is composed of a phase reflection type diffraction grating using light diffraction. As an example of the GLV, as shown in FIG. 10, for example, six strip-shaped ribbon elements are constituted by a
このような構成のGLVに対し、基板(図示せず)側の共通電極32と第1面30a(可動リボン)との間に適切な電圧を印加することによって、第1面30aが適切量基板側に移動して変形し、すなわち相対的に移動することにより入射光に対する回折格子が構成される。
By applying an appropriate voltage between the common electrode 32 on the substrate (not shown) side and the
このGLVにおける第1面30aの動作は、その幅及び長さがそれぞれ例えば25μm、200μm程度と微小なサイズであるため、高速なスイッチング動作が可能であるという利点を有する。更にまた広い帯域幅の表示、すなわち可動リボンの動作距離に対応して回折光の反射率を変化させ、光量の変化の高い変調度が実現できることから、高い解像度で、低い動作電圧及び小型の画像表示装置を提供することが可能である。
The operation of the
このように1次元空間変調型の光変調素子は、液晶パネルやマイクロミラーを用いるDMD(Digital Micromirror Device:テキサス・インスツルメンツ社)等の2次元空間変調型の光変調素子を用いる場合と比較すると、例えばGLVにおいては光変調させるために回折格子を構成していることから、特定の入出射角をもって光学系を配置する必要があり、光学装置の配置構成が限定され、小型化を図り難いという問題がある。 In this way, the one-dimensional spatial modulation type light modulation element is compared with a case where a two-dimensional spatial modulation type light modulation element such as DMD (Digital Micromirror Device: Texas Instruments) using a liquid crystal panel or a micromirror is used. For example, in GLV, since a diffraction grating is configured to perform optical modulation, it is necessary to arrange an optical system with a specific incident / exit angle, and the arrangement configuration of the optical device is limited, making it difficult to reduce the size. There is.
現状では、1次元空間変調型の光変調素子から出射される光の色合成は、波長選択膜をもった複数のガラス板と照明光の角度を整えるための複数のミラーから構成される。この場合、照明光学系の配置調整を簡略化するために、各波長の照明光学系の配置位置を直交化することや、色合成機構のユニット化を行うことはできなかった。
特に、上述のGLV型の光変調素子を用いる場合は、回折光を利用して光変調を行うことから、光変調素子への光の入射角度、回折光の出射角度の調整が必要であり、光源と色合成機構との配置構成が複雑となるという問題がある。
At present, the color synthesis of light emitted from a one-dimensional spatial modulation type light modulation element is composed of a plurality of glass plates having wavelength selection films and a plurality of mirrors for adjusting the angle of illumination light. In this case, in order to simplify the arrangement adjustment of the illumination optical system, the arrangement positions of the illumination optical systems of the respective wavelengths cannot be orthogonalized, or the color composition mechanism cannot be unitized.
In particular, in the case of using the above-described GLV type light modulation element, since light modulation is performed using diffracted light, it is necessary to adjust the incident angle of light to the light modulation element and the emission angle of diffracted light, There is a problem that the arrangement of the light source and the color composition mechanism is complicated.
本発明は、上述の問題を解決して、1次元空間変調型構成の光変調素子を用いる場合においても、光源と色合成機構等の光学系の配置構成を簡単化することが可能な画像表示装置及び画像表示方法を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described problem, and even when a light modulation element having a one-dimensional spatial modulation type configuration is used, an image display capable of simplifying the arrangement configuration of an optical system such as a light source and a color composition mechanism An object is to provide an apparatus and an image display method.
上記課題を解決するため、本発明による画像表示装置は、波長の異なる光源からの光をそれぞれ光変調素子により変調して変調光を生成し、色合成機構により変調光を合成して画像を表示する画像表示装置であって、光変調素子を1次元空間変調型構成として、光変調素子に対向して少なくとも三角プリズムを配置した構成とする。 In order to solve the above-described problems, an image display device according to the present invention generates modulated light by modulating light from light sources having different wavelengths by light modulation elements, and displays an image by synthesizing the modulated light by a color composition mechanism. In this image display device, the light modulation element has a one-dimensional spatial modulation type structure, and at least a triangular prism is disposed opposite the light modulation element.
また本発明は、上述の構成において、光変調素子として、少なくとも第1面及び第2面を有し、これら第1面と第2面とを相対的に移動させて回折格子構造を変化させることによって光変調される例えば上述のGLV型構成の光変調素子を用いる構成とする。 According to the present invention, in the configuration described above, the light modulation element has at least a first surface and a second surface, and the diffraction grating structure is changed by relatively moving the first surface and the second surface. For example, the light modulation element having the above-mentioned GLV type structure that is light-modulated by the above-described structure is used.
また更に本発明は、上述の各構成において、三角プリズムを、その頂角を挟んで第1及び第2の反射面を設ける構成とし、光源からの光が第1の反射面により反射されて光変調素子に入射され、この光変調素子により変調され反射された光が第2の反射面により反射されて第1の反射面に入射した光とほぼ同一方向に出射される構成とする。 Furthermore, according to the present invention, in each of the above-described configurations, the triangular prism is provided with the first and second reflecting surfaces with the apex angle therebetween, and the light from the light source is reflected by the first reflecting surface. The light that is incident on the modulation element and is modulated and reflected by the light modulation element is reflected by the second reflection surface and emitted in substantially the same direction as the light incident on the first reflection surface.
また本発明は、上述の各構成において、色合成機構を、波長選択膜面が設けられたL字型プリズムとして構成する。
更に本発明による画像表示方法は、複数の光をそれぞれ光変調素子により変調して変調光を生成し、これら各変調光を合成して画像を表示する画像表示方法であって、光変調素子に対向して、少なくとも三角プリズムを配置させる。
Further, according to the present invention, in each configuration described above, the color synthesis mechanism is configured as an L-shaped prism provided with a wavelength selection film surface.
Furthermore, an image display method according to the present invention is an image display method in which a plurality of lights are modulated by light modulation elements to generate modulated light, and these modulated lights are combined to display an image. Oppositely, at least a triangular prism is arranged.
上述したように本発明による画像表示装置及び画像表示方法は、光変調素子を用いて光変調を行う画像表示を行うにあたり、光変調素子に対向して三角プリズムを配置する構成とすることから、この三角プリズムを利用して光変調素子への光源からの光の入射角度、光変調素子から光変調されて出射される光を例えば色合成機構へ反射させる反射角度を調整することができる。
従って、この三角プリズムの角度構成、配置位置を適切に選定することによって、従来特に1次元空間変調型構成の光変調素子を用いる場合に問題であった光源と色合成機構の配置構成等の光学系配置の簡易化を図ることができる。
As described above, the image display device and the image display method according to the present invention have a configuration in which the triangular prism is disposed opposite to the light modulation element when performing image display in which light modulation is performed using the light modulation element. Using this triangular prism, it is possible to adjust the incident angle of light from the light source to the light modulation element, and the reflection angle at which the light modulated and emitted from the light modulation element is reflected, for example, to the color synthesizing mechanism.
Accordingly, by appropriately selecting the angle configuration and the arrangement position of the triangular prism, the optical configuration such as the arrangement of the light source and the color synthesizing mechanism, which has been a problem in the past, particularly when using a light modulation element having a one-dimensional spatial modulation type configuration. System arrangement can be simplified.
また、光変調素子として、少なくとも第1面及び第2面を有し、これら第1面と第2面との相対的移動によって回折格子構造を変化させて光変調を行う例えば前述のGLV型構成の光変調素子を用いる場合は、光変調素子に入射させる光の入射角と、回折光の出射角度に合わせて三角プリズムを配置することによって、同様に光源と色合成機構との配置構成を簡易化することができる。 The light modulation element has at least a first surface and a second surface, and performs light modulation by changing the diffraction grating structure by relative movement between the first surface and the second surface. In the same way, the arrangement of the light source and the color synthesizing mechanism can be simplified by arranging the triangular prism according to the incident angle of the light incident on the light modulating element and the emission angle of the diffracted light. Can be
また更に本発明は、上述の構成において、三角プリズムを、頂角を挟んで第1及び第2の反射面を設ける構成とし、光源からの光が第1の反射面により反射されて光変調素子に入射され、この光変調素子により変調され反射された光が第2の反射面により反射されて、最終的に三角プリズムから色合成機構に向けて反射される光が、第1の反射面に入射した光とほぼ同一方向に出射される構成とすることができ、光源の出射方向に色合成機構を配置することができ、その配置構成を簡易化することができる。 Still further, the present invention provides the above-described configuration in which the triangular prism is provided with the first and second reflecting surfaces with the apex angle therebetween, and the light from the light source is reflected by the first reflecting surface, so that the light modulation element Is reflected by the second reflecting surface, and finally the light reflected from the triangular prism toward the color synthesis mechanism is reflected on the first reflecting surface. It can be set as the structure radiate | emitted in the substantially same direction as the incident light, a color composition mechanism can be arrange | positioned in the emission direction of a light source, and the arrangement structure can be simplified.
更に本発明において、色合成機構として波長選択膜面が設けられたL字型プリズムを用いる構成とすることにより、このL字型プリズムと三角プリズム、各色光源との配置調整を行うのみによって簡単に光学系の配置を行うことができる。 Furthermore, in the present invention, an L-shaped prism provided with a wavelength selection film surface is used as a color composition mechanism, so that the L-shaped prism, the triangular prism, and each color light source can be simply adjusted by adjusting the arrangement. An optical system can be arranged.
本発明画像表示装置及び画像表示方法によれば、光変調素子に三角プリズムを対向させて配置することによって、光源、光変調素子及び色合成機構の配置調整を簡易化することができ、組み立て工程の簡易化を図ることができる。 According to the image display device and the image display method of the present invention, the arrangement adjustment of the light source, the light modulation element, and the color synthesizing mechanism can be simplified by arranging the triangular prism so as to face the light modulation element. Can be simplified.
また本発明において、光変調素子として、第1面及び第2面を有し、これら第1面及び第2面の相対的移動により回折格子構造を変化させて光変調を行う構成とする場合には、この光素子への光の入射角度及び回折光の出射角度などに合わせて三角プリズムを配置することにより、同様に光源、光変調素子及び色合成機構の配置調整を簡易化することができる。 In the present invention, the light modulation element has a first surface and a second surface, and the light modulation device is configured to perform light modulation by changing the diffraction grating structure by relative movement of the first surface and the second surface. The arrangement of the light source, the light modulation element, and the color synthesizing mechanism can be similarly simplified by arranging the triangular prism in accordance with the incident angle of light to the optical element and the emission angle of diffracted light. .
更に本発明において、三角プリズムの第1及び第2の反射面の角度構成を適切に選定することにより、光源からの光の出射方向とほぼ同一方向に、光変調素子により変調された光を色合成機構に向かわせることができて、光源、光変調素子及び色合成機構の各光学部品の配置調整を簡易化することができる。 Furthermore, in the present invention, by appropriately selecting the angular configuration of the first and second reflecting surfaces of the triangular prism, the light modulated by the light modulation element is colored in substantially the same direction as the light emission direction from the light source. It can be directed to the synthesis mechanism, and the arrangement adjustment of each optical component of the light source, the light modulation element, and the color synthesis mechanism can be simplified.
また本発明において、色合成機構として、L字型プリズムを用いる場合は、色合成機構自体の配置調整を不要とし、更に各光学部品の配置調整の簡易化を図ることができる。
または、この色合成機構として、少なくとも2つのダイクロイックミラーを用いる場合においても、同様に各光学部品の配置調整の簡易化を図ることができる。
In the present invention, when an L-shaped prism is used as the color composition mechanism, the arrangement adjustment of the color composition mechanism itself is not necessary, and the arrangement adjustment of each optical component can be simplified.
Alternatively, even when at least two dichroic mirrors are used as the color composition mechanism, the arrangement adjustment of each optical component can be simplified.
更に本発明において、色合成機構の一部に特定の波長の光に対応する偏光合成面を設け、この特定の波長の光に対応する光変調素子を2つ設けることにより、光変調素子に損傷を与えるような強度の光を分割して照射することが可能となり、高輝度の画像表示装置を実現することができる。 Further, in the present invention, a polarization combining surface corresponding to light of a specific wavelength is provided in a part of the color combining mechanism, and two light modulation elements corresponding to light of this specific wavelength are provided, so that the light modulation element is damaged. In such a case, it is possible to divide and irradiate light having such intensity as to provide a high-luminance image display device.
以下、本発明による画像表示装置及び画像表示方法を実施するための最良の形態の各例について図面を参照して説明するが、本発明は以下の例に限定されることなく、その他種々の変形、変更が可能であることはいうまでもない。 Hereinafter, each example of the best mode for carrying out an image display apparatus and an image display method according to the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following examples, and various other modifications are described below. Needless to say, changes are possible.
〔1〕第1の形態
本発明の画像表示装置の一例の要部の概略構成図を図1に示す。この例においては、色合成機構4としてL字型プリズム5を用いる場合の一形態を示す。この図1に示す構成部は、画像表示装置の光学エンジンと呼ばれる部分であり、ビーム整形部を備えた例えば赤色レーザ光源、緑色レーザ光源、青色レーザ光源より成る光源1R、1G及び1Bを備えている。
[1] First Embodiment FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of a main part of an example of an image display device of the present invention. In this example, an embodiment in which an L-shaped prism 5 is used as the
これら各色の光源に対応して1次元空間変調型の光変調素子、例えば第1面及び第2面の相対的移動により回折格子構造を変化させて光変調を行うGLV等より成る光変調素子3R、3G及び3Bを配置する。
A one-dimensional spatial modulation type light modulation element corresponding to the light source of each color, for example, a
そして本発明においては、これら各光変調素子3R、3G及び3Bへ整形された照明光を入射し、且つ変調された光をL字型プリズム5へ導くために、三角プリズム2R、2G及び2Bを各光変調素子3R、3G及び3Bの変調光入出射面に対向して配置する。
In the present invention, the
この例においては、図2に三角プリズム2(2R、2G及び2B)の断面構成を模式的に示すように、断面三角形の頂角を挟む2面を第1および第2の反射面2a及び2bとし、この頂角を、例えば矢印Lで示す入射光が第1の反射面2aで反射されて光変調素子3の光変調面に入射して、この入射方向に対し例えばその回折光である変調光が、矢印L’で示すように角度θをもって出射され、第2の反射面2bにおいて反射されて、光源からの光の入射方向とほぼ同一の方向に変調光が出射されるようにする。図2において、三角プリズム2の頂角から光変調素子3の表面への垂線を一点鎖線cで示す。
In this example, as schematically shown in the cross-sectional configuration of the triangular prism 2 (2R, 2G, and 2B) in FIG. With this apex angle, for example, incident light indicated by an arrow L is reflected by the first reflecting surface 2a and is incident on the light modulating surface of the
例えば光変調素子3として上述のGLVを用いる場合は、入射光と反射回折光との成す角度θが例えば12°程度と比較的小さいが、このような三角プリズム2を用いることによって、容易に入射光の入射角度及び光変調後の出射角度を調整することができる。
For example, when the above-mentioned GLV is used as the
一方色合成機構4として設けるL字型プリズム5は、2つの波長選択膜面5a及び5bを有しており、一の波長選択膜面5aは、この場合光源1Bの光出射方向の延長位置に設けられ、例えば緑色光を透過、青色光を反射する。
もう一方の波長選択膜面5bは、赤色光を反射し、緑色光、青色光を透過する。
On the other hand, the L-shaped prism 5 provided as the
The other wavelength
色合成機構4において合成された光は、オフナー主鏡9、副鏡10によって集光され折り返しミラー11で方向を整え、1次元の中間像を形成する。この1次元中間像は投射レンズ12によって拡大投影され、投射レンズのほぼ瞳の位置に設けられたガルバノ13、ガルバノミラー14によってスキャンされ、投影方向を調整するための折り返しミラー15により反射されて2次元像を投影する。なお、L字型プリズム5、三角プリズム2R、2G及び2Bは機械的に固定され、更に光変調素子3R、3G及び3Bもそれぞれ位置調整を行い固定されることで、色合成機構4が構成される。
The light synthesized in the
上述したように、光変調素子としてGLV等の回折格子型素子を用いる場合において特に、その照明光入射及び反射光の成す角度は例えば約12°と狭く限られた範囲で使うことを前提としており、そのままではL字型プリズムと組合せて色合成系を成り立たせるのが難しかったが、本発明よれば、上述したように、適切な反射角度を有する2つの反射面を有する三角プリズムを用いることにより、色合成機構4との組合せを簡易化することができ、上述の例におけるように、各波長の照明光学系の配置位置を直交化することや、色合成機構4としてL字型プリズムを用いることにより、そのユニット化を行うことができる。
As described above, when a diffraction grating type element such as GLV is used as the light modulation element, the angle formed by the illumination light incident and reflected light is assumed to be used in a narrow limited range of about 12 °, for example. However, it is difficult to achieve a color composition system in combination with an L-shaped prism as it is, but according to the present invention, as described above, by using a triangular prism having two reflecting surfaces having appropriate reflection angles. The combination with the
〔2〕第2の形態
次に、本発明による第2の形態について説明する。この例においては、図3に画像表示装置の光学エンジンと呼ばれる光学系の要部の平面図を示すように、色合成機構4として第1の形態と同様にL字型プリズム5を用いるものであるが、このL字型プリズム5に2つの波長選択膜面5a及び5bに加え、図4にその概略平面図を示すように、例えば赤色光に対する偏光合成面5cを有している。また、例えば赤色光用に2組の三角プリズム2R1及び2R2、光変調素子3R1及び3R2を備えている。ここで三角プリズム2R1に入射される赤色光はP偏光、三角プリズム2R2に入射される赤外光はS偏光となっているとすると、偏光合成面5cを、P偏光を透過し、S偏光を反射する特性をもつように選定すると、図3に示すように、同色で偏光合成を行うことができる。
[2] Second Embodiment Next, a second embodiment of the present invention will be described. In this example, an L-shaped prism 5 is used as the
このような構成とすることにより、以下の利点が得られる。
例えば赤色光などの視感度の低い波長の光を他の波長の光に対し2倍程度に高い出力としてカラーバランスを良好にする場合は、この視感度の低い波長の光変調素子に照射する強度を他の波長の光変調素子に対し高くして、即ち例えば赤色光のみ2倍の出力とする必要があり、赤色光用の光変調素子、例えばGLVの表面が光損傷により他の波長用の光変調素子よりも早く劣化してしまうという問題がある。
By adopting such a configuration, the following advantages can be obtained.
For example, when light of a wavelength with low visibility such as red light is output as high as twice as much as light of other wavelengths to improve the color balance, the intensity applied to the light modulation element with a wavelength with low visibility Is higher than the light modulation element of other wavelengths, that is, for example, only the red light needs to be doubled in output, and the surface of the light modulation element for red light, for example, the GLV, is used for other wavelengths due to light damage. There is a problem that the light modulation element deteriorates faster than the light modulation element.
これに対し上述の本発明構成とすることにより、各光変調素子への光出力を同程度とすることができ、これにより光損傷耐性のばらつきを生じることなく、各色光の高出力化を図ることができ、高輝度の画像表示装置を達成することができる。尚、図3においては、図1におけるオフナー主鏡9に導くため折り返し用のミラー17を設けた例を示す。
On the other hand, with the above-described configuration of the present invention, the light output to each light modulation element can be made comparable, and thereby high output of each color light can be achieved without causing variations in light damage resistance. And a high-luminance image display device can be achieved. FIG. 3 shows an example in which a
このような本発明により、波長の異なるレーザ光源と1次元空間変調素子を用いた画像表示装置の色合成機構をユニット化することができ、商品の信頼性、組立性、修理などのサービス性を向上させることができる。また、照明光学系配置自由度が高くなることにより、調整が容易なレイアウトを実現することができる。L字型プリズム自体は新規性のあるものではなく、従来からある透過型液晶パネルの色合成に用いられているものであるが、今まではGLV等の入出射角度が狭く限定されている光変調素子に対する色合成機構としては、実現されていなかったが、本発明により上述したように照明光学系の直交化が可能となり、このL字型プリズムを用いることが可能となり、信頼性の向上、コストの低減化を図ることができる。 According to the present invention, it is possible to unitize the color composition mechanism of an image display device using a laser light source having a different wavelength and a one-dimensional spatial modulation element, and to improve serviceability such as product reliability, assembly, and repair. Can be improved. Further, since the degree of freedom in arrangement of the illumination optical system is increased, a layout that can be easily adjusted can be realized. The L-shaped prism itself is not novel and has been used for color synthesis of conventional transmissive liquid crystal panels. Up to now, light with a narrow input / output angle such as GLV has been limited. The color synthesizing mechanism for the modulation element has not been realized, but the present invention makes it possible to make the illumination optical system orthogonal as described above, and this L-shaped prism can be used, improving reliability, Cost can be reduced.
〔3〕第3の形態
次に、色合成機構として、少なくとも2枚のダイクロイックミラーを用いて構成する場合の各例を、図面を参照して説明する。
この例における画像表示装置の要部、すなわち光学エンジンと呼ばれる光学系の構成図を図5に示す。図5において、図1と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
[3] Third Embodiment Next, examples in which the color composition mechanism is configured using at least two dichroic mirrors will be described with reference to the drawings.
FIG. 5 shows a configuration diagram of a main part of the image display apparatus in this example, that is, an optical system called an optical engine. In FIG. 5, parts corresponding to those in FIG.
この例においては、色合成機構4として、少なくとも2枚の、図示の例では2枚のダイクロイックミラー6A及び6Bを用いるものである。これらダイクロイックミラー6A及び6Bへ導くために、各色光に対応する光変調素子3R、3G及び3Bに対向して三角プリズム2R、2G及び2Bが配置されている。この例においても、各光源1R、1G及び1Bから出射される光が、三角プリズム2R、2G及び2Bの頂角を挟んだ第1の反射面及び第2の反射面により光変調素子3R、3G及び3Bへの入出射角度を調整して、この光変調素子3R、3G及び3Bから出射される変調光が、光源から出射される方向とほぼ同一方向に出射される構成とする。
In this example, the
また図6に示すように、緑色光及び青色光を合成する一方のダイクロイックミラー6Aは、例えば緑色光を透過、青色光を反射する波長選択膜面6aを有し、各色光を合成する他方のダイクロイックミラー6Bは、例えば赤色光を反射し、緑色光及び青色光を透過する波長選択膜面6bを有する構成とする。
As shown in FIG. 6, one
なお、図5において、ダイクロイックミラー6A及び6B、三角プリズム2R、2G及び2Bは機械的に固定され、更に光変調素子3R、3G及び3Bは位置調整を行い固着されることで、色合成機構を形成する。
このような構成とすることにより、上述の第1及び第2の形態において説明した各例と同様に、例えばGLV等の照明光入射角と反射角の成す角度が約12°と狭く限られた範囲で使うことを前提としている光変調素子を用いる場合においても、三角プリズム2R、2G及び2Bと組合せることで、色合成機構の配置構成を簡易化することができる。
In FIG. 5, the
By adopting such a configuration, the angle formed by the illumination light incident angle and the reflection angle, such as GLV, is narrowly limited to about 12 °, as in the examples described in the first and second embodiments. Even in the case of using a light modulation element that is supposed to be used in a range, the arrangement of the color composition mechanism can be simplified by combining with the
〔4〕第4の形態
図7を参照して、本発明による画像表示装置の第4の形態の一例を説明する。図7において、図3と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。この例においては、色合成機構4として2枚のダイクロイックミラー6A及び6Bを用いるものであるが、上述の第2の形態において説明した例と同様に、一方のダイクロイックミラー6Aのうち一部に偏光合成面6cを設ける場合を示す。そしてこの例においても、例えば赤色光用に2組の三角プリズム2R1及び2R2、光変調素子3R1及び3R2を設ける。三角プリズム2R1に入射される赤色光をP偏光、三角プリズムミラー2R2に入射される赤外光をS偏光として、偏光合成面6cを、P偏光を透過し、S偏光を反射する特性を有する膜面とする。
[4] Fourth Embodiment With reference to FIG. 7, an example of a fourth embodiment of the image display device according to the present invention will be described. In FIG. 7, parts corresponding to those in FIG. In this example, two
このような構成とすることにより、図3において説明した第2の形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、例えば赤色光などの視感度の低い波長の光を他の波長の光に対し2倍程度に高い出力としてカラーバランスを良好にする場合は、この視感度の低い波長の光変調素子に照射する強度を他の波長の光変調素子に対し高くして、即ち例えば赤色光のみ2倍の出力とするが、上述したように、この赤色光に対し2つの光変調素子を用いることにより、例えばGLV等の光変調素子表面が光損傷により他の波長用の光変調素子よりも早く劣化することを回避することができる。 By adopting such a configuration, it is possible to obtain the same effect as that of the second embodiment described in FIG. That is, for example, when light of a wavelength with low visibility such as red light is output as high as twice as much as light of other wavelengths to improve the color balance, the light modulation element with a wavelength with low visibility is irradiated. The intensity to be increased with respect to the light modulation elements of other wavelengths, that is, for example, only red light is doubled. As described above, by using two light modulation elements for the red light, for example, It can be avoided that the surface of the light modulation element such as GLV deteriorates earlier than the light modulation elements for other wavelengths due to light damage.
これにより、各光変調素子への光出力を同程度とすることができ、光損傷耐性のばらつきを生じることなく、各色光の高出力化を図ることができ、高輝度の画像表示装置を達成することができる。 As a result, the light output to each light modulation element can be made the same level, the light output of each color can be increased without causing variations in light damage resistance, and a high-luminance image display device is achieved. can do.
尚、上述の各形態における光変調素子として、例えば前述したように、3本ずつの可動リボンと固定リボンが交互に配置されたGLV素子を1次元アレイ上に例えば1088個配置した構成とすることができる。このGLV素子としては、例えば以下の種類が挙げられる。 As the light modulation element in each of the above-described embodiments, for example, as described above, for example, 1088 GLV elements each having three movable ribbons and fixed ribbons alternately arranged are arranged on a one-dimensional array. Can do. Examples of the GLV element include the following types.
上述のGLV素子においては、各リボンが非動作時に表面がほぼ一平面上に配置される通常型GLVと、各リボンが入射光と直交する方向に沿う平面から角度θをもって傾斜されて配置されるいわゆるブレーズ型GLVとが提案されている。これらの各タイプのGLV素子の一例の側面構成を図8及び図9に模式的に示す。図8及び図9において30aは固定リボン、30bは可動リボン、Liは入射光、Lr(+1)及びLr(−1)はそれぞれ±1次回折光を示す。 In the above GLV element, the normal type GLV in which the surface of each ribbon is arranged on one plane when the ribbon is not in operation, and each ribbon is arranged with an angle θ from the plane along the direction perpendicular to the incident light. A so-called blaze type GLV has been proposed. Side surface configurations of examples of these types of GLV elements are schematically shown in FIGS. 8 and 9, 30a indicates a fixed ribbon, 30b indicates a movable ribbon, Li indicates incident light, and Lr (+1) and Lr (-1) indicate ± 1st-order diffracted light, respectively.
通常型GLVでは、図8に動作時の一例を示すように、可動リボン30bの移動量z1を例えば入射光の波長λに対しλ/4とすると、入射方向と逆向きに反射される0次回折光(図示せず)と、入射方向から角度αをもって出射される±1次回折光Lr(+1)及びLr(−1)が回折光として反射される。
一例として、変調光として+1次回折光を用いる場合は、この角度αの入出射角に対応して上述の各例における三角プリズムの頂角が選定され、例えば12°±7.2°とされる。
In the normal type GLV, as shown in an example of operation in FIG. 8, when the moving amount z1 of the
As an example, when + first-order diffracted light is used as the modulated light, the apex angle of the triangular prism in each of the above-described examples is selected corresponding to this angle α, and is, for example, 12 ° ± 7.2 °. The
一方ブレーズ型GLVでは、図9に示すように、入射方向と直交する方向に沿う平面から角度θをもって各リボンを傾斜して配置する。そして、可動リボンの動作時には、可動リボン30bがそれぞれ隣接する固定リボン30aのうち一方の固定リボン30bとその表面が一平面を成すように移動させ、例えば入射光の波長をλとしたときに、それぞれ一平面上に並列した一対のリボンと他の一平面上に並列した一対のリボンとの光路差z2をそれぞれλ/2となるように動作させると、+1次回折光のみが例えば入射方向から角度βをもって出射される。
On the other hand, in the blaze type GLV, as shown in FIG. 9, each ribbon is inclined with an angle θ from a plane along a direction orthogonal to the incident direction. During the operation of the movable ribbon, the
この場合、この角度βに対応させて三角プリズムの頂角を選定する。一例として、例えば12°±7.2°とされる。 In this case, the apex angle of the triangular prism is selected corresponding to this angle β. As an example, for example, the angle is 12 ° ± 7.2 °.
上述したように、本発明によれば、波長の異なるレーザ光源と1次元空間変調素子を用いた画像表示装置の色合成機構をユニット化することができた。
特にGLV型等の変調光の入出射角度が例えば約12°±7.2°と狭く限られた範囲で使用される場合において、そのままではL字型プリズム又はダイクロイックミラーと組合せて色合成系を成り立たせるのが難しかったが、三角プリズムと組合せることでユニット化、また光学系の直交化を可能とし、商品の信頼性、組立性、修理などのサービス性を向上させることができる。また、照明光学系配置自由度が高くなることにより、調整が容易なレイアウトを実現することができる。
As described above, according to the present invention, the color synthesizing mechanism of the image display apparatus using the laser light sources having different wavelengths and the one-dimensional spatial modulation element can be unitized.
In particular, when the incident / exit angle of modulated light such as GLV type is used in a narrow limited range of about 12 ° ± 7.2 °, the color composition system can be combined with an L-shaped prism or a dichroic mirror as it is. Although it was difficult to achieve this, combining with a triangular prism enables unitization and orthogonalization of the optical system, and improves serviceability such as product reliability, assembly, and repair. Further, since the degree of freedom in arrangement of the illumination optical system is increased, a layout that can be easily adjusted can be realized.
以上本発明の各実施の形態及び各実施例について説明したが、本発明構成は上述の各例に限定されることなく、その画像表示装置の光学系の配置構成、また光変調素子の各リボンの材料、リボン支持態様の構成などにおいて本発明構成を逸脱することなく種々の変形、変更が可能であることは言うまでもない。 Although the embodiments and examples of the present invention have been described above, the configuration of the present invention is not limited to the above-described examples, and the arrangement of the optical system of the image display device and the ribbons of the light modulation elements It goes without saying that various modifications and changes can be made without departing from the structure of the present invention in the material of the present invention, the structure of the ribbon support mode, and the like.
1R 光源
1G 光源
1B 光源
2R 三角プリズム
2B 三角プリズム
2G 三角プリズム
2a 第1の反射面
2b 第2の反射面
3R 光変調素子
3B 光変調素子
3G 光変調素子
4 色合成機構
5 L字型プリズム
5a 波長選択膜面
5b 波長選択膜面
5c 偏光合成面
9 オフナー主鏡
10 副鏡
11 ミラー
12 投射レンズ
13 ガルバノ
14 ガルバノミラー
15 ミラー
17 ミラー
1R
Claims (25)
上記光変調素子が1次元空間変調型構成とされ、
上記光変調素子に対向して少なくとも三角プリズムが配置された
ことを特徴とする画像表示装置。 An image display device that generates modulated light by modulating light from light sources having different wavelengths, respectively, and displays the image by combining the modulated light with a color combining mechanism,
The light modulation element has a one-dimensional spatial modulation type configuration,
An image display device, wherein at least a triangular prism is arranged to face the light modulation element.
ことを特徴とする請求項1記載の画像表示装置。 The light modulation element has at least a first surface and a second surface, and is optically modulated by changing the diffraction grating structure by relatively moving the first surface and the second surface. The image display device according to claim 1.
光源からの光が上記第1の反射面により反射されて上記光変調素子に入射され、上記光変調素子により変調され反射された光が上記第2の反射面により反射されて上記第1の反射面に入射した光とほぼ同一方向に出射される
ことを特徴とする請求項1記載の画像表示装置。 The triangular prism is provided with first and second reflecting surfaces across an apex angle;
Light from the light source is reflected by the first reflecting surface and is incident on the light modulation element, and light modulated and reflected by the light modulating element is reflected by the second reflecting surface and is reflected by the first reflection surface. The image display apparatus according to claim 1, wherein the image display apparatus emits light in substantially the same direction as light incident on the surface.
光源からの光が上記第1の反射面により反射されて上記光変調素子に入射され、上記光変調素子により変調され反射された光が上記第2の反射面により反射されて上記第1の反射面に入射した光とほぼ同一方向に出射される
ことを特徴とする請求項2記載の画像表示装置。 The triangular prism is provided with first and second reflecting surfaces across an apex angle;
Light from the light source is reflected by the first reflecting surface and is incident on the light modulation element, and light modulated and reflected by the light modulating element is reflected by the second reflecting surface and is reflected by the first reflection surface. The image display device according to claim 2, wherein the image display device emits light in substantially the same direction as the light incident on the surface.
ことを特徴とする請求項1記載の画像表示装置。 2. The image display device according to claim 1, wherein the color synthesizing mechanism is an L-shaped prism provided with a wavelength selection film surface.
ことを特徴とする請求項2記載の画像表示装置。 3. The image display device according to claim 2, wherein the color composition mechanism is an L-shaped prism provided with a wavelength selection film surface.
ことを特徴とする請求項3記載の画像表示装置。 4. The image display device according to claim 3, wherein the color composition mechanism is an L-shaped prism provided with a wavelength selection film surface.
ことを特徴とする請求項4記載の画像表示装置。 5. The image display apparatus according to claim 4, wherein the color composition mechanism is an L-shaped prism provided with a wavelength selection film surface.
ことを特徴とする請求項1記載の画像表示装置。 The polarization combining surface corresponding to light of a specific wavelength is provided in a part of the color combining mechanism, and the two light modulation elements corresponding to the light of the specific wavelength are provided. 1. The image display device according to 1.
ことを特徴とする請求項2記載の画像表示装置。 The polarization combining surface corresponding to light of a specific wavelength is provided in a part of the color combining mechanism, and the two light modulation elements corresponding to the light of the specific wavelength are provided. 2. The image display device according to 2.
ことを特徴とする請求項3記載の画像表示装置。 The polarization combining surface corresponding to light of a specific wavelength is provided in a part of the color combining mechanism, and the two light modulation elements corresponding to the light of the specific wavelength are provided. 3. The image display device according to 3.
ことを特徴とする請求項4記載の画像表示装置。 The polarization combining surface corresponding to light of a specific wavelength is provided in a part of the color combining mechanism, and the two light modulation elements corresponding to the light of the specific wavelength are provided. 4. The image display device according to 4.
ことを特徴とする請求項5記載の画像表示装置。 The polarization combining surface corresponding to light of a specific wavelength is provided in a part of the color combining mechanism, and the two light modulation elements corresponding to the light of the specific wavelength are provided. 5. The image display device according to 5.
ことを特徴とする請求項6記載の画像表示装置。 The polarization combining surface corresponding to light of a specific wavelength is provided in a part of the color combining mechanism, and the two light modulation elements corresponding to the light of the specific wavelength are provided. 6. The image display device according to 6.
ことを特徴とする請求項7記載の画像表示装置。 The polarization combining surface corresponding to light of a specific wavelength is provided in a part of the color combining mechanism, and the two light modulation elements corresponding to the light of the specific wavelength are provided. 8. The image display device according to 7.
ことを特徴とする請求項8記載の画像表示装置。 The polarization combining surface corresponding to light of a specific wavelength is provided in a part of the color combining mechanism, and the two light modulation elements corresponding to the light of the specific wavelength are provided. 8. The image display device according to 8.
ことを特徴とする請求項9記載の画像表示装置。 The polarization combining surface corresponding to light of a specific wavelength is provided in a part of the color combining mechanism, and the two light modulation elements corresponding to the light of the specific wavelength are provided. 9. The image display device according to 9.
ことを特徴とする請求項10記載の画像表示装置。 The polarization combining surface corresponding to light of a specific wavelength is provided in a part of the color combining mechanism, and the two light modulation elements corresponding to the light of the specific wavelength are provided. 10. The image display device according to 10.
ことを特徴とする請求項11記載の画像表示装置。 The polarization combining surface corresponding to light of a specific wavelength is provided in a part of the color combining mechanism, and the two light modulation elements corresponding to the light of the specific wavelength are provided. 11. The image display device according to 11.
ことを特徴とする請求項12記載の画像表示装置。 The polarization combining surface corresponding to light of a specific wavelength is provided in a part of the color combining mechanism, and the two light modulation elements corresponding to the light of the specific wavelength are provided. 12. The image display device according to 12.
上記光変調素子に対向して、少なくとも三角プリズムを配置させることを特徴とする画像表示方法。 An image display method for generating modulated light by modulating each of a plurality of lights by a light modulation element, and combining the modulated lights to display an image,
An image display method comprising arranging at least a triangular prism so as to face the light modulation element.
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